协作机器人进入工厂之后，一个很现实的问题逐渐显现出来：机器人本身能够完成的动作很多，但它始终受到底座位置和机械臂工作半径限制。
一台协作机器人放在工作台旁，可以完成上下料、装配或者检测；一旦需要照顾两台机床、多个工位或者一段较长的生产区域，单靠机械臂自身的运动范围就不够了。设备厂过去通常通过增加机器人数量、重新调整工位布局，或者为机器人增加外部直线轴来解决这个问题。
近日，Regal Rexnord与FANUC围绕这一应用进一步推进合作。双方将Thomson Movotrak Cobot Transfer Unit，也就是协作机器人直线移动单元，与FANUC CRX系列协作机器人进行集成，使机器人能够在自身六轴运动之外增加一条外部移动轴。
这类外部轴并不是新的机械概念，但真正进入协作机器人项目后，难点往往不在轨道本身，而在于机械、驱动、控制、安全和机器人系统能不能顺利配合。此次方案将Thomson直线运动系统与Boston Gear减速产品、Huco联轴器以及Kollmorgen电机和相关控制技术组合，并通过面向FANUC CRX的集成方式，让系统集成商能够在同一个机器人应用环境中进行配置。
对于机械设备厂来说，这比单独购买一根机器人轨道更有实际意义。
传统工业机器人使用第七轴已经比较常见。汽车焊装、大型搬运、机床加工以及长工件处理项目中，机器人沿地轨移动并不罕见。但过去这类系统通常工程量较大，从机械设计、伺服驱动到控制程序都需要系统集成商进行较多开发。
协作机器人的市场逻辑有所不同。很多协作项目本身规模不大，用户希望安装快、调试简单，并且能够根据生产任务调整位置。如果为了增加一条外部轴，又重新建设一套复杂运动控制系统，协作机器人原本强调的部署便利性就会打折扣。
因此，外部轴能否直接进入机器人原有的工程环境，开始变得非常重要。
按照目前公布的方案，经过兼容性测试后，Movotrak CTU已经进入FANUC Cobot Device应用体系，相关配置工具可以通过FANUC示教器调用。对系统集成商来说，机器人和外部轴之间的工程工作可以进一步集中，而不是把机器人控制和直线运动完全拆成两个独立系统处理。
这种变化首先可能影响机床上下料。
在很多机械加工车间，一名操作人员过去可能同时照看两台或者三台数控机床。如果采用固定安装的协作机器人，一台机器人通常更适合服务一台机床，或者两台距离非常近的设备。如果机床之间存在一定距离，机械臂即使增加臂展，也很难覆盖所有上下料位置。
给协作机器人增加直线移动能力以后，设备布置方式就多了一种选择。
机器人可以沿机床前方移动，在不同加工设备之间完成取料、放料和转运。对于产品节拍不是特别快、但希望减少重复人工上下料的生产单元，一台机器人覆盖多个设备的方案会更容易被纳入项目评估。
类似情况也存在于检测和装配工位。
一些零部件需要依次经过装配、检测、打标和下料。如果每个工位分别配置机器人，设备数量和占地都会增加；如果机器人能够沿直线移动，则可以在几个相邻工位之间切换任务。对于小批量、多品种生产，这种布置比固定式大型自动化线更加灵活。
不过，外部轴增加之后，协作机器人项目也会从简单的“机器人工作站”逐渐变成一套完整运动系统。
机器人能够移动得更远，安全区域也随之扩大。原来只需要考虑机械臂周围的人员活动范围，增加直线轴以后，还要考虑机器人沿轨道移动时的整个工作区域。设备设计不能因为使用了协作机器人，就默认所有运行状态都天然适合人员靠近。
实际项目仍然需要根据机器人负载、运行速度、末端工具、工件形状以及人员可能进入的位置进行风险评估，并按照项目所在地适用的安全要求设计防护方式。
这也是协作机器人应用逐渐成熟之后，设备厂越来越重视的一部分。
早期市场更关注协作机器人“不需要传统围栏”的概念，而进入真实生产以后，用户开始发现，人机协作并不是简单地取消安全围栏。不同工位的风险差异很大，夹具、工件、机器人速度以及外部移动机构都会改变整套系统的安全条件。
因此，一条外部轴带来的不仅是工作范围增加，同时也要求系统集成商重新考虑安全控制、限位、布线和设备维护。
线缆管理就是其中一个很实际的问题。
机器人固定安装时，电源线、通信线以及末端工具的气管和电缆通常只需要在有限范围内活动。机器人开始沿直线轴移动以后，这些线缆也必须跟随移动，拖链长度、弯曲半径、接口固定方式以及长期反复运行后的可靠性都会进入设备设计。
如果末端还配置电动夹爪、视觉相机、气动元件或者其他传感器，需要随机器人移动的连接会进一步增加。对于设备制造商来说，外部轴虽然扩大了机器人的工作范围，却也让连接器、电缆、拖链和接口部件变得更加重要。
这类项目还会带动运动控制产品之间更紧密的配合。
此次Movotrak CTU并不是单独依靠一套直线机械结构完成移动，其中还涉及减速、联轴、电机和控制等多个环节。Regal Rexnord把旗下不同运动控制品牌组合到同一个协作机器人解决方案中，也体现出机器人外围设备市场正在从零散部件采购逐渐走向集成配置。
过去设备厂增加机器人第七轴，可能分别寻找导轨、减速机、电机、驱动器和控制系统，再由工程人员完成匹配。对于有成熟开发能力的大型设备企业，这种方式仍然可行；但对于希望缩短项目周期的系统集成商来说，已经完成兼容和接口设计的组合方案更容易评估。
机器人行业发展到现在，真正决定一个项目能否落地的，越来越少只是机器人本体参数。
同样一台协作机器人，安装在不同的轨道、搭配不同的夹具和工装，可以形成完全不同的设备。终端工厂最终采购的通常也不是一台裸机，而是一套能够直接承担生产任务的工作站。
这也是机器人外围产品近年来持续扩大的原因。
直线轴、夹爪、安全传感器、工业相机、力传感器、连接器、控制柜以及输送设备，都开始围绕机器人形成更完整的配套体系。机器人厂家则通过兼容设备网络、合作伙伴体系和标准化接口，让这些外围产品更容易进入自己的应用平台。
对于采购人员来说，这种变化会让机器人项目的比较方式更加具体。
如果一台机器人需要同时服务多个工位，不能只比较机器人臂展够不够，还要计算轨道长度、设备节拍、机器人在不同工位之间移动所需的时间以及各工位等待时间。一台机器人能够覆盖更多设备，并不一定意味着生产效率一定更高，最终仍要看实际工艺节拍。
例如两台机床加工周期较长，机器人主要承担间歇上下料，那么共用一台机器人可能比较合适；如果两个工位都需要高频取放，机器人不断往返反而可能成为新的节拍瓶颈。
因此，外部轴真正带来的价值是增加设备设计选择，而不是简单地用一台机器人替代多台机器人。
维护端也需要提前考虑。
轨道增加以后，机器人系统中多出了直线导向、传动机构、电机、减速部件以及移动电缆等维护对象。长期运行后，轨道清洁、机械紧固、润滑状态、限位以及电缆磨损都需要纳入检查。设备厂如果把机器人本体维护和外部轴维护完全分开，终端用户后期管理可能会比较麻烦。
因此，机器人外围轴越来越趋向标准化和集成化，本身也是为了减少后期项目的不确定性。
Regal Rexnord与FANUC此次围绕CRX系列推进Movotrak CTU集成，可以看作协作机器人应用从“固定在一个位置工作”向更完整生产单元发展的一个缩影。
协作机器人已经不再只是放在工作台旁完成简单取放。随着外部直线轴、末端工具、安全产品和视觉设备不断进入标准化配套，一台机器人能够承担的生产范围正在扩大，设备厂也拥有更多重新组织工位的方式。
对于机床上下料、装配、检测和物料搬运这些已经比较成熟的机器人应用来说，下一阶段的竞争未必只是机械臂本身还能增加多少负载或者臂展，而是整套机器人系统能不能更容易安装、更方便扩展，并在真实生产现场长期稳定运行。
外部轴看起来只是给机器人增加了一段移动距离，实际上改变的是整个机器人工作站的布局方式。随着这类集成方案继续成熟，协作机器人从单工位走向多工位，也可能成为更多自动化项目在设计初期就会考虑的一种方案。
